(57)【要約】  本発明は、発泡セラミックフィルタ及びその製造方法を提供する。発泡セラミックフィルタは、発泡セラミックフィルタの総重量に対して、炭化ケイ素２０重量％〜５０重量％、ジルコニア２０重量％〜５５重量％、及びシリカ１０重量％〜３６重量％を含む。発泡セラミックフィルタの製造方法は、炭化ケイ素、ジルコニア又はジルコニア前駆体、シリカ又はシリカ前駆体、バインダー、選択可能な外添剤、及び液体キャリアを含むスラリーを提供するステップ（ａ）、スラリーを穴開け有機発泡体に塗装するステップ（ｂ）、スラリーが塗装された穴開け有機発泡体を乾燥し、素材を得るステップ（ｃ）、酸素含有雰囲気下で素材を焼結し、発泡セラミックフィルタを得るステップ（ｄ）を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡セラミックフィルタの総重量に対して、
炭化ケイ素２０重量％〜５０重量％、ジルコニア２０重量％〜５５重量％、及びシリカ１０重量％〜３６重量％を含み、
好ましくは、炭化ケイ素２５重量％〜４５重量％、ジルコニア２５重量％〜５０重量％、及びシリカ１４重量％〜３０重量％を含み、
より好ましくは、炭化ケイ素３０重量％〜４０重量％、ジルコニア３０重量％〜４５重量％、及びシリカ１５重量％〜２５重量％を含む、ことを特徴とする発泡セラミックフィルタ。
【請求項２】
中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定したところ、前記発泡セラミックフィルタの気孔率は７８％〜９０％であり、好ましくは８０％〜８５％である、ことを特徴とする請求項１に記載の発泡セラミックフィルタ。
【請求項３】
前記発泡セラミックフィルタの総重量に対して、炭化ケイ素、ジルコニア及びシリカの重量パーセントの合計が９０％以上又は９５％以上であり、好ましくは９６％以上、より好ましくは９７％以上、さらに好ましくは９８％以上、最も好ましくは９９％以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の発泡セラミックフィルタ。
【請求項４】
前記発泡セラミックフィルタは、スラリーから焼結されてなるものであり、前記スラリーは、炭化ケイ素、ジルコニア又はジルコニア前駆体、シリカ又はシリカ前駆体、バインダー、選択可能な外添剤、及び液体キャリアを含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡セラミックフィルタ。
【請求項５】
前記ジルコニア又はジルコニア前駆体は、安定化ジルコニア、ジルコンパウダー、ケイ酸ジルコニウムのうちの１種又は複数種であり、前記シリカは、溶融シリカまたはシリカ微粉末である、ことを特徴とする請求項４に記載の発泡セラミックフィルタ。
【請求項６】
前記バインダーは、シリカゾル、アルミナゾル、リン酸塩、硫酸塩、水ガラス、ケイ酸塩、ホウ酸塩、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セルロースエーテル、リグニン、天然又は合成樹脂、アラビアゴム、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールのうちの１種又は複数種である、ことを特徴とする請求項４に記載の発泡セラミックフィルタ。
【請求項７】
前記外添剤は、分散剤、湿潤剤、消泡剤、レオロジー剤及び界面活性剤のうちの１種又は複数種である、ことを特徴とする請求項４に記載の発泡セラミックフィルタ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発泡セラミックフィルタの製造方法であって、
炭化ケイ素、ジルコニア又はジルコニア前駆体、シリカ又はシリカ前駆体、バインダー、選択可能な外添剤、及び液体キャリアを含むスラリーを提供するステップ（ａ）、
前記スラリーを穴開け有機発泡体に塗装するステップ（ｂ）、
前記スラリーが塗装された前記穴開け有機発泡体を乾燥し、素材を得るステップ（ｃ）、
酸素含有雰囲気下で前記素材を焼結し、発泡セラミックフィルタを得るステップ（ｄ）を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記穴開け有機発泡体は、発泡ウレタン、発泡ポリ塩化ビニル、発泡ポリスチレン、発泡ラテックス又は発泡セルロースである、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記焼結の温度は１０００〜１６００℃であり、好ましくは１１００〜１４５０℃である、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中国発明出願２０１６１０５９０９６５．Ｘ（出願日：２０１６年０７月２５日、発明の名称：発泡セラミックフィルタ及びその製造方法）の優先権を主張し、その全体を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、鋳造業界用高温フィルタの製造分野に関し、より詳しくは、溶融金属を濾過するために用いられる発泡セラミックフィルタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属液の浄化は、鋳物の力学的特性を向上させるために重要な役割を果たす。従来の金属液浄化用濾過装置は、主にセラミックスフィルタであり、金属液中の有害な不純物を効果的に捕獲させるとともに金属液を乱流から層流に変えることができるため、金属液中の大きな混在物を根絶し、金属液中の小さな混在物を除去し、組織構造を改善し、金属液中の気体と有害元素を効果的に低減し、金属液に対して浄化・均質化の役割を果たす。
【０００４】
中国専利出願ＣＮ１０１１６４６５５Ａは、炭化ケイ素質発泡セラミックフィルタに関する。炭化ケイ素（６０％〜６５％）、アルミナ（３０％〜３５％）、シリカ（２％〜５％）、タルク（０．５％〜２．５％）、水、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール及びシリカゾルを結合剤として用い、スラリーを調製し、酸化物結合炭化ケイ素セラミックスフィルタを調製した。
【０００５】
中国専利出願ＣＮ１７００９４８Ａは、炭化ケイ素（４０％〜６０％）、コロイダルシリカ（５％〜２０％）結合剤及び少なくとも１０％の焼成シリカのセラミックススラリーを用い、酸化物結合炭化ケイ素セラミックスフィルタを調製した。ＣＮ１７００９４８Ａのセラミックスフィルタは、１４２８℃でしかテストしていない。
【０００６】
中国専利ＣＮ１０１７０８４０２Ｂ（専利番号２００９１０２２７６２６．５）は、複相窒化ケイ素結合炭化ケイ素フィルタを調製した。窒化ケイ素結合炭化ケイ素フィルタは熱安定性が高く、酸化防止特性が強いなどの優れた性能を有する。しかし、マグネシウム、ニッケルクロム合金、ステンレス鋼などの融液に浸潤・侵食されることもできる。
【０００７】
中国専利出願ＣＮ１０２１７３８５６Ａ（出願番号２０１０１０５９６１９０．Ｘ）により調製したフィルタは、主にムライト相の含有量が５０ｗｔ％以上で、化学組成中にＡｌ2Ｏ3を４０〜８０ｗｔ％、ＳｉＯ2を１０〜５０ｗｔ％、アルカリ土類金属酸化物を１〜１０ｗｔ％含有する。ＣＮ１０２１７３８５６Ａは１５５０℃未満の溶融金属でしか処理できない。
【０００８】
中国専利ＣＮ１０２５０３５２０Ｂ（専利番号２０１１１０３７１５２５．２）は、ＳｉＣを１００重量部とし、シリカ粉末を５〜８重量部とし、アルミナ粉末を１０〜１３重量部とし、リチウム系ベントナイトを１０〜１５重量部とし、バインダーを５〜２０重量部とし、水を４０〜５５重量部とする。活性化処理されたセラミックスキャリアを前記スラリーに浸漬し、前記スラリーを十分に吸収させ、余分なスラリーを除去するように前記スラリーを十分に吸収させたセラミックスキャリアを遠心脱水して素材を形成し、及び、前記素材を乾燥・焼結し、ＳｉＣ発泡セラミックフィルタを製造した。
【０００９】
中国専利ＣＮ１００５３６９８７Ｃは、ジルコニア質発泡セラミックフィルタを提供する。ジルコニア（７５％〜８０％）、アルミナ（１０〜１５％）、酸化カルシウム（５％〜１０％）、酸化イットリウム（０．５％〜２％）からなるセラミックス粉末に、メチルセルロース、ポリビニルアルコール及び水を加え、スラリーを調製し、軟質発泡ウレタンプラスチックをキャリアとして、前記スラリーを浸漬し、押出して素材を製造した。乾燥後、１７００〜１８００℃の高温で焼結してジルコニア質発泡セラミックフィルタを得た。そのうち、酸化カルシウム、酸化イットリウムは結晶型を安定するように体積安定剤として加えたものであり、１５００℃以上で、正方晶のジルコニアと酸化カルシウム、酸化イットリウムを加えて立方型固溶体を生成し、冷却後も保持でき、結晶型の可逆変換がないため、ボリューム効果がなく、焼成時の割れを避ける。
【００１０】
現在、金属液を濾過するフィルタは、炭化ケイ素質、アルミナ質、ジルコニア質、炭素質などが一般的である。前二者は溶鋼の濾過を満足できないが、後二種の価格が高い。そのため、適度な価格で溶鋼を濾過できるフィルタを開発する必要がある。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものである。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は発泡セラミックフィルタを提供することを第１の目的とする。本発明に係る発泡セラミックフィルタは高温耐性、コストが低いなどの利点がある。
【００１３】
本発明の一態様は、発泡セラミックフィルタの総重量に対して、
炭化ケイ素２０重量％〜５０重量％、ジルコニア２０重量％〜５５重量％、及びシリカ１０重量％〜３６重量％を含み、
好ましくは、炭化ケイ素２５重量％〜４５重量％、ジルコニア２５重量％〜５０重量％、及びシリカ１４重量％〜３０重量％を含み、
より好ましくは、炭化ケイ素３０重量％〜４０重量％、ジルコニア３０重量％〜４５重量％、及びシリカ１５重量％〜２５重量％を含む、発泡セラミックフィルタに関する。
【００１４】
好ましくは、中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定したところ、前記発泡セラミックフィルタの気孔率は７８重量％〜９０重量％であり、好ましくは８０重量％〜８５重量％である。
【００１５】
前記発泡セラミックフィルタの総重量に対して、炭化ケイ素、ジルコニア及びシリカの重量パーセントの合計が９０％以上であり、９５％以上であり、好ましくは９６％以上、より好ましくは９７％以上、より好ましくは９８％以上、最も好ましくは９９％以上である。
【００１６】
好ましくは、ジルコニア又はジルコニア前駆体は、安定化ジルコニア、ジルコンパウダー、ケイ酸ジルコニウムのうちの１種又は複数種である。
【００１７】
好ましくは、シリカは、溶融シリカまたはシリカ微粉末である。
【００１８】
好ましくは、バインダーは、シリカゾル、アルミナゾル、リン酸塩、硫酸塩、水ガラス、ケイ酸塩、ホウ酸塩、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セルロースエーテル、リグニン、天然又は合成樹脂、アラビアゴム、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールのうちの１種又は複数種である。
【００１９】
好ましくは、外添剤は、分散剤、湿潤剤、消泡剤、レオロジー剤及び界面活性剤のうちの１種又は複数種である。
【００２０】
本発明は発泡セラミックフィルタの製造方法を提供することを第２の目的とする。
前記方法は、
炭化ケイ素、ジルコニア又はジルコニア前駆体、シリカ又はシリカ前駆体、バインダー、選択可能な外添剤、及び液体キャリアを含むスラリーを提供するステップ（ａ）、
スラリーを穴開け有機発泡体に塗装するステップ（ｂ）、
スラリーが塗装された穴開け有機発泡体を乾燥し、素材を得るステップ（ｃ）、
酸素含有雰囲気下で素材を焼結し、発泡セラミックフィルタを得るステップ（ｄ）を含む。
【００２１】
好ましくは、穴開け有機発泡体は、発泡ウレタン、発泡ポリ塩化ビニル、発泡ポリスチレン、発泡ラテックス又は発泡セルロースである。
【００２２】
好ましくは、焼結の温度は、１０００〜１６００℃であり、好ましくは１１００〜１４５０℃である。
【００２３】
本発明に係る発泡セラミックフィルタは、良好な高温性能を有し、溶鋼を濾過することができ、鉄、銅、アルミニウムなどの金属液を濾過することにも好適であり、合金を汚染せず、良好な開口率があり、金属溶液中の酸化物混在とフラックス混在に良好な濾過と吸着能力があり、濾過浄化効果が良く、高温強度、熱衝撃安定性及び耐薬品性などが非常に優れている。同時に、本発明の製造プロセスは簡単であり、サイズの大きなフィルタ製品を製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
現在の炭化ケイ素フィルタは、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ系である。本発明は、材料系を変更することにより、製品の高温性能を向上させるものである。
【００２５】
通常材料が結合した炭化ケイ素フィルタは溶鋼を濾過することができないものである。本発明は、高温性能がより良好であり、高温金属衝撃に強く、熱安定性により優れた、溶鋼などの高融点溶融金属を濾過するためのフィルタを提供することを目的とする。同時に、フィルタが良好な焼結と総合的な物理的性能を有し、かつ良好な熱衝撃安定性を有するようにする上記フィルタの製造方法を提供する。
【００２６】
本発明者らは、炭化ケイ素、ジルコニア及びシリカを用いることにより、高温金属衝撃に強く、熱安定性により優れた、溶鋼などの高融点溶融金属を濾過するためのフィルタを提供することができるという驚くべき事実を発見した。本発明に係る発泡セラミックフィルタは、ジルコニアの含有量が低い（例えば、ジルコニア含有量が２０％〜５５％、好ましくは２５％〜５０％、例えば３０％〜４５％、例えば３５％〜４０％）場合に、高温耐性を達成することができる。
【００２７】
Ｉ．発泡セラミックフィルタ
【００２８】
本発明の一態様は、発泡セラミックフィルタに関し、特に炭化ケイ素、ジルコニア、およびシリカを含む、溶融金属（例えば溶鋼）を濾過するための発泡セラミックフィルタに関する。
【００２９】
好ましくは、本発明に係る発泡セラミックフィルタは、
炭化ケイ素：２０〜５０重量部、好ましくは、２５〜４５重量部、より好ましくは、３０〜４０重量部、例えば３５重量部、
ジルコニア：２０〜５５重量部、好ましくは、２５〜５０重量部、より好ましくは、３０〜４５重量部、例えば３５〜４０重量部、及び
シリカ：１０〜３６重量部、好ましくは、１４〜３０重量部、より好ましくは、１５〜２５重量部、例えば２０重量部を含む。
【００３０】
好ましくは、本発明に係る発泡セラミックフィルタは、発泡セラミックフィルタの総重量に対して、
炭化ケイ素：２０重量％〜５０重量％、好ましくは、２５重量％〜４５重量％、より好ましくは、３０重量％〜４０重量％、例えば３５重量％、
ジルコニア：２０重量％〜５５重量％、好ましくは、２５重量％〜５０重量％、より好ましくは、３０重量％〜４５重量％、例えば３５重量％〜４０重量％、及び
シリカ：１０重量％〜３６重量％、好ましくは、１４重量％〜３０重量％、より好ましくは、１５重量％〜２５重量％、例えば２０重量％を含む。
【００３１】
発泡セラミックフィルタにおける炭化ケイ素の含有量は、２０重量％〜５０重量％であり、好ましくは、２５重量％〜４５重量％であり、より好ましくは、３０重量％〜４０重量％であり、例えば３５重量％であり、
発泡セラミックフィルタにおけるジルコニアの含有量は、２０重量％〜５５重量％であり、好ましくは、２５重量％〜５０重量％であり、より好ましくは、３０重量％〜４５重量％であり、例えば３５重量％〜４０重量％であり、及び
発泡セラミックフィルタにおけるシリカの含有量は、１０重量％〜３６重量％であり、好ましくは、１４重量％〜３０重量％であり、より好ましくは、１５重量％〜２５重量％であり、例えば２０重量％である。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態において、発泡セラミックフィルタは、発泡セラミックフィルタの総重量に対して、炭化ケイ素２０重量％〜５０重量％、ジルコニア２０重量％〜５５重量％、及びシリカ１０重量％〜３６重量％を含む。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態において、発泡セラミックフィルタは、発泡セラミックフィルタの総重量に対して、炭化ケイ素２５重量％〜４５重量％、ジルコニア３０重量％〜４５重量％、及びシリカ１４重量％〜３０重量％を含む。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態において、発泡セラミックフィルタは、発泡セラミックフィルタの総重量に対して、炭化ケイ素３０重量％〜４０重量％、ジルコニア３０重量％〜４５重量％、及びシリカ１５重量％〜２５重量％を含む。
【００３５】
発泡セラミックフィルタの総重量に対して、炭化ケイ素、ジルコニア及びシリカの重量パーセントの合計が９０％以上であり、９５％以上であり、好ましくは９６％以上であり、より好ましくは９７％以上であり、より好ましくは９８％以上であり、最も好ましくは９９％以上である。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態において、発泡セラミックフィルタは、炭化ケイ素、ジルコニア、及びシリカからなる。
【００３７】
好ましくは、本発明に係る発泡セラミックフィルタは１６００℃以上の高温に耐え、好ましくは１６１０℃以上の高温に耐える。本発明は、高温耐性の温度とは、サイズ５０×５０×１５ｍｍのフィルタがこの温度で少なくとも５０ｋｇの溶鋼を濾過して割れないことを意味する。
【００３８】
好ましくは、本発明は、中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定したところ、発泡セラミックフィルタの嵩密度が０．４０〜０．５０ｇ／ｃｍ３であり、例えば０．４５ｇ／ｃｍ３である。
【００３９】
好ましくは、本発明は、中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定したところ、発泡セラミックフィルタの常温耐圧強度が≧１．５ＭＰａであり、好ましくは、≧１．６ＭＰａであり、より好ましくは、≧１．７ＭＰａである。
【００４０】
好ましくは、本発明は、中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定したところ、発泡セラミックフィルタの高温で（１２００℃）の耐圧強度≧１ＭＰａであり、好ましくは、≧１．１ＭＰａである。
【００４１】
好ましくは、本発明は、中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定したところ、発泡セラミックフィルタの耐熱衝撃性（１２００℃〜室温空冷）が３回以上であり、好ましくは、４回以上である。
【００４２】
好ましくは、本発明は、中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定したところ、発泡セラミックフィルタの気孔率は７８％〜９０％であり、好ましくは８０％〜８５％である。
【００４３】
好ましくは、本発明に係る発泡セラミックフィルタは、炭化ケイ素、ジルコニア又はジルコニア前駆体、シリカ又はシリカ前駆体、バインダー、選択可能な外添剤、選択可能なレオロジー剤（例えば増粘剤）及び液体キャリアなどの原料を含むスラリーより製作されたものである。
【００４４】
ＩＩ．スラリー及び成分
【００４５】
スラリーは、炭化ケイ素、ジルコニア又はジルコニア前駆体、シリカ又はシリカ前駆体、バインダー、選択可能な外添剤、選択可能なレオロジー剤（例えば増粘剤）及び液体キャリアを含む。
【００４６】
好ましくは、スラリーは、スラリーの総重量に対して、
炭化ケイ素：１５〜４０重量％、好ましくは、２０〜３５重量％、より好ましくは、２５〜３０重量％、
ジルコニア又はジルコニア前駆体：１５〜５０重量％、好ましくは、２０〜４０重量％、より好ましくは、３０〜３５重量％、
シリカ又はシリカ前駆体：５〜２５重量％、好ましくは、８〜２０重量％、より好ましくは、１０〜１７重量％、
バインダー：０．５〜２０重量％、好ましくは、１〜１５重量％、より好ましくは、５〜１０重量％、
選択可能な外添剤：０〜１０重量％、例えば０．００１〜１０重量％、例えば０．０１〜８重量％、好ましくは、０．１〜５重量％、より好ましくは、０．２〜３重量％、
液体キャリア：５〜３０重量％、好ましくは、１０〜２５重量％、より好ましくは、１０〜１５重量％、さらに好ましくは、残量の液体キャリアを含む。
【００４７】
（１）炭化ケイ素
【００４８】
炭化ケイ素粒度が１００〜４００メッシュであってもよく、好ましくは、２００〜３２５メッシュであり、より好ましくは、２５０〜３２５メッシュである。炭化ケイ素粒度が２００メッシュとするのが一般的であり、製品の成形を容易にするために、さらに３２５メッシュとすることができる。
【００４９】
（２）ジルコニア又はジルコニア前駆体
【００５０】
ジルコニア前駆体は酸素含有雰囲気で加熱（例えば焼結条件で）してジルコニアに変換できる物質である。
【００５１】
好ましくは、ジルコニア又はジルコニア前駆体は、安定化ジルコニア、ジルコンパウダー、ケイ酸ジルコニウムのうちの１種又は複数種である。ジルコニアは安定化又は不安定化ジルコニアにしてもよいが、その製造方法は制限されず、電気溶融法を用いてもよいし、化学法で製造してもよい。本発明に係るジルコニアはジルコンパウダーから由来してもよい。好ましくは、ジルコニア又はジルコニア前駆体粒度が５０〜４００メッシュであり、好ましくは、１００〜４００メッシュであり、より好ましくは、２００〜３２５メッシュである。ジルコニア又はジルコニア前駆体粒度は３２５メッシュ又はより細いものとすることが一般的である。
【００５２】
（３）シリカ又はシリカ前駆体
【００５３】
シリカ前駆体は酸素含有雰囲気で加熱（例えば焼結条件で）してシリカに変換できる物質である。
【００５４】
好ましくは、シリカは、溶融シリカまたはシリカ微粉末である。シリカ又はシリカ前駆体粒度が０．１〜１００μｍであってもよく、好ましくは、５〜８０μｍであり、より好ましくは、１０〜６０μｍであり、最も好ましくは、５〜４４μｍである。好ましくは、シリカの粒度が４４μｍ〜数μｍである。
【００５５】
焼成品の強度を保証し焼結温度を下げるために、シリカは、溶融シリカ、電気溶融ジルコニアから収集したジルコニウム含有シリカ微粉末、鉄合金工場から収集したシリカ微粉末、及び金属シリコーンを溶融したときに生じた副生成物から由来してもよいし、石英加工後のシリカ微粉末を利用してもよく、好ましくは、ナノ材料として導入する。
【００５６】
シリカ前駆体はケイ酸塩でもよく、例えばケイ酸ジルコニウム。
【００５７】
（４）バインダー
【００５８】
バインダーは無機バインダーと有機バインダーを含む。
【００５９】
好ましくは、無機バインダーがシリカゾル、アルミナゾル、リン酸塩、硫酸塩、水ガラス、ケイ酸塩（例えばナトリウム、カリウムケイ酸塩）、及びホウ酸塩のうちの１種又は複数種を含むが、これらに限定されない。
【００６０】
好ましくは、シリカゾルにおけるシリカ含有量が１５重量％〜４０重量％であり、好ましくは、２０重量％〜３０重量％であり、例えば２５重量％、３０重量％である。
【００６１】
好ましくは、アルミナゾルにおけるアルミナ含有量が１０重量％〜３０重量％であり、好ましくは、１２重量％〜２５重量％であり、より好ましくは１５重量％〜２０重量％であり、例えば１５重量％である。
【００６２】
有機バインダーは、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セルロースエーテル、リグニン、天然又は合成樹脂、アラビアゴム、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールのうちの１種又は複数種を含むが、これらに限定されない。天然又は合成樹脂は、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸系化合物を含むが、これらに限定されない。
【００６３】
好ましくは、バインダーは、シリカゾル、アルミナゾル、リン酸塩、硫酸塩、水ガラス、ケイ酸塩、ホウ酸塩、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セルロースエーテル、リグニン、天然又は合成樹脂、アラビアゴム、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールのうちの１種又は複数種である。
【００６４】
好ましくは、バインダーは、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、リグニン、天然又は合成樹脂、アラビアゴム、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、シリカゾル、アルミナゾル、リン酸塩、硫酸塩、水ガラスのうちの１種又は複数種である。
【００６５】
（５）外添剤
【００６６】
好ましくは、外添剤は、分散剤、湿潤剤、消泡剤、レオロジー剤、界面活性剤などを含むが、これらに限定されない。例えば、外添剤は、分散剤、湿潤剤、消泡剤、レオロジー剤、及び界面活性剤のうちの１種又は複数種である。
【００６７】
分散剤は、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド又はスルホン酸系物質（例えばアルキルスルホン酸ナトリウム、メチレンビスナフタレンスルホン酸ナトリウム）を含む。分散剤の添加量は、攪拌中に粉末を水に分散することができるように、固形物の総重量に対して零点数パーセントであり、例えば０．１％〜８％であり、好ましくは、０．２％〜１％であり、より好ましくは、０．３％〜０．８％である。
【００６８】
湿潤剤は、例えばＳｉｌｃｏｎａ  ＧｍｂＨ＆ＣＯ．ＫＧのＳＩＬＣＯ  ＷＥＴ、ドイツＺＳＣＨＩＭＭＥＲのＧＬＹＤＯＬ  Ｎ１９３であってもよい。
【００６９】
消泡剤は鉱油系消泡剤、シリコーン系消泡剤及びポリエーテル系消泡剤であってもよい。例えば、消泡剤はシリコンオイル消泡剤などであってもよい。シリコーン系消泡剤はポリジメチルシロキサンであることが最も一般的であり、ジメチルシリコーンオイルとも言われる。
【００７０】
レオロジー剤は増粘剤であってもよい。スラリーの成形性を改善するために、例えば、キサンタンガム、ポリビニルアルコール、ベントナイト（例えば、ナトリウム系又はリチウム系ベントナイト）、カオリンなどの増粘剤を加えてもよい。
【００７１】
（６）液体キャリア
【００７２】
一般的な液体キャリアは水であり、他の液体、例えばメタノール、エタノール及びイソプロパノールなどの有機溶剤であってもよい。樹脂系バインダーは有機溶剤を使用することが一般的である。好ましくは、液体キャリアは水又は有機溶剤であり、例えばメタノール、エタノール及びイソプロパノールである。
【００７３】
（７）有機発泡体
【００７４】
有機発泡体は開口網状材であり、セラミックスラリーが自由に浸透し、互いにくっつき、焼成後に多孔質骨格を形成できるようにする。
【００７５】
液体キャリアが水である場合に、有機発泡体は、セラミックスラリーと強固に吸着するために親水性を有する必要がある。
【００７６】
有機発泡体は、通常発泡ステップにて製造されたポリマースポンジである。有機発泡体の材料は、ウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ラテックス又はセルロースであってもよい。好ましくは、有機発泡体が発泡ウレタンであり、好ましくは、軟質発泡ウレタンスポンジである。
【００７７】
ＩＩＩ．方法およびステップ
【００７８】
本発明は前記発泡セラミックフィルタの製造方法を提供することを第２の目的とする。炭化ケイ素、シリカ、ジルコニウム含有材、バインダー、外添剤、液体キャリア（例えば水）よりスラリーを調製し、穴開け有機発泡体（例えば軟質発泡ウレタンスポンジ）をキャリアとし、前記スラリーを浸漬させ、乾燥した後に、例えば１１００〜１４５０℃で、酸素含有雰囲気（例えば空気雰囲気）で焼結し、金属液を濾過するための発泡セラミックフィルタを得る。
【００７９】
本発明の別の態様は、発泡セラミックフィルタの製造方法に関し、
炭化ケイ素、ジルコニア又はジルコニア前駆体、シリカ又はシリカ前駆体、バインダー、選択可能な外添剤、及び液体キャリアを含むスラリーを提供するステップ（ａ）、
スラリーを穴開け有機発泡体に塗装するステップ（ｂ）、
スラリーが塗装された穴開け有機発泡体を乾燥し、素材を得るステップ（ｃ）、
素材を焼結し、発泡セラミックフィルタを得るステップ（ｄ）を含む。
【００８０】
いくつかの好ましい実施形態によれば、本発明の発泡セラミックフィルタの製造方法は、炭化ケイ素２０〜３５％、ジルコニア２０〜４０％、シリカ１０〜２０％、バインダー１〜１０％、外添剤０．１〜５％を提供し、前記材料に水を加えて高速混合攪拌して一定粘度のスラリーを製作し、ウレタンスポンジに塗装し、空気雰囲気下で焼成することを含む。
【００８１】
本発明に係る好ましい実施形態によれば、発泡セラミックフィルタの製造方法を提供し、
例えば各原料、液体キャリア（例えば水）をスラリーに調製し、スラリーを提供するステップ（ａ）、
調製したスラリーをカットした発泡ウレタンスポンジにロールプレスで塗装して少なくとも一層の耐火コーティングを形成するステップ（ｂ）、
耐火コーティングを形成した穴開け多孔質材料を乾燥させるステップ（ｃ）、
１１００〜１４５０℃で焼結するステップ（ｄ）を含む。
【００８２】
本発明の方法におけるスラリー、原料、および配合は上述した通りであり、ここで省略する。
【００８３】
以下、各ステップについて具体的に説明する。
【００８４】
（ａ）スラリーの提供ステップ
【００８５】
ステップ（ａ）について、スラリーを調製することができる。スラリーの製造中、高効率ミキサーを使用してスラリー中の固形物と液体を混合することができる。スラリーにおいて、固形物は少なくとも７０％であり、液体は３０％以下であり、より好ましくは、固形物は少なくとも７５％であり、液体は２５％以下であり、さらに、固形物は少なくとも８０％であり、液体は２０％以下である。例えば、スラリーは固形物８０％及び液体２０％からなることができる。
【００８６】
（ｂ）スラリー塗装ステップ
【００８７】
有機発泡体（例えば発泡ウレタン）を一定のサイズで塊状又は他の所望の形状に切断する。塗装前に、有機発泡体を前処理することができる。例えば、有機発泡体を加熱または加水分解し、ブラインドホールフィルムを除去し、隙間があいていることを確保し、気孔率を高める。加水分解後にもみ洗いを繰り返して水で洗浄し、乾かしておく。
【００８８】
通常有機発泡体は、スラリーを浸漬する前に、空気を排除するように繰り返し押圧した後、スラリーを浸漬（塗装）する必要がある。スラリーの浸漬（塗装）は、常圧吸着法、真空吸着法、機械ロールプレス法、手もみ法であってもよい。
【００８９】
好ましくは、スラリーの浸漬（塗装）はロールプレス浸漬（塗装）である。例えば、調製したスラリーをカットした発泡ウレタンスポンジにロールプレスで塗装して少なくとも一層の耐火コーティングを形成する。
【００９０】
スラリーの浸漬は、１回でも、２回でも又はそれ以上でも行うことができる。好ましくは、スラリーの浸漬は、内部の空気を完全に排除するまで何度も繰り返す。浸漬した有機発泡体を押し出し、余分なセラミックスラリーを押し出し、発泡体の網状構造に均一にスラリーを塗装し、余分なスラリーを押し出し、素材に製作する。
【００９１】
（ｃ）乾燥
【００９２】
塗装後の多孔質素体は乾燥する必要がある。乾燥は、陰干し、温風、赤外線またはマイクロ波で行うことができる。
【００９３】
塗装後の材料は、残った揮発分をすべて取り除くように、高温で乾燥することが望ましい。例えば、１００〜２００℃の間で乾燥（例え約１５０℃）する。好ましくは、乾燥後の水分は１重量％以内にし、好ましくは０．５重量％以内にする。
【００９４】
（ｄ）焼結
【００９５】
好ましくは、焼結温度は１０００〜１６００℃であり、好ましくは、１０５０〜１５００℃であり、より好ましくは、１１００〜１４５０℃であり、例えば１３００℃である。焼結は酸素含有雰囲気下で行い、例えば空気雰囲気下で行う。一般的には、焼結はシャトルキルン、プッシャキルンなどの炉内で行うことができる。
【００９６】
フィルタのサイズは、例えば、３０〜８０×３０〜８０×８〜２５ｍｍであり、好ましくは、４０〜６０×４０〜６０×１０〜２０ｍｍであり、より好ましくは、４５〜５５×４５〜５５×１２〜１８ｍｍであり、最も好ましくは、５０×５０×１５ｍｍである。
【００９７】
本発明に係る発泡セラミックフィルタは、鋼、鉄、銅、アルミニウム溶液中で良好な高温性能を有し、合金を汚染せず、良好な開口率があり、金属溶液中の酸化物混在とフラックス混在に良好な濾過と吸着能力があり、濾過浄化効果が良く、熱溶融が小さく、高温強度、熱衝撃安定性及び耐薬品性などが非常に優れている。また、本発明の製造プロセスは簡単であり、サイズの大きな製品を製造することができる。
【００９８】
以下、本発明の実施形態を実施例に基づいて詳細に説明するが、当業者は以下の実施例が本発明を説明するためのものにすぎず、本発明はこれらに限定されるものではないことを理解すべきである。実施例では、具体的な条件を明記していないことは、通常の条件またはメーカーが提案した条件に従って行う。使用した試薬や計器にはメーカーが明記されていないものは、いずれも市販品を購入して従来品を入手できる。
【００９９】
実施例
原料
炭化ケイ素粉末：３２５メッシュ
ジルコニア粉末：４００メッシュ
ジルコンパウダー（ジルコニア６５％、シリカ３３％）：４００メッシュ
シリカ粉末：１〜３μｍ
アルミナゾル：アルミナ１５％含有
シリカゾル：シリカ３０％含有
ケイ酸ジルコニウム：４００メッシュ
リン酸アルミニウム溶液：リン酸アルミニウム７．５％含有
【０１００】
実施例１
炭化ケイ素粉末：２５％、ジルコンパウダー：４０％、シリカ：１０％、リグニンスルホン酸カルシウム：４％、リン酸アルミニウム溶液（リン酸アルミニウム含有７．５％）１５％。上記の材料はいずれも市販品であり、前記の割合はすべて重量パーセントである。上記の粉末には、キサンタンガム０．１％と水５．９％を加える必要がある。スラリーは高効率ミキサーで粉体と水を混合して製作されたものである。このスラリーは発泡ウレタンを塗装するために使用するものである。泡にスラリーを塗装した後に、空気で塞いだ穴を除去して、マイクロ波乾燥炉内に入れ、１００〜１２０℃で１時間保温した後に、焼結炉に入れ、１４５０℃で焼結した。これらの発泡ウレタンも市販されている材料である。
【０１０１】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、気孔率：８２％である。１６１０℃で溶鋼を５０ｋｇ濾過した結果、このフィルタはその検出条件に耐えて要求に従って溶融溶鋼を濾過した。
【０１０２】
製作したフィルタの化学組成は（計算値）：炭化ケイ素３３％、ジルコニア３４％、シリカ３１％、その他２％である。
【０１０３】
実施例２
炭化ケイ素粉末：２０％、ジルコニア粉末：４０％、シリカ：１７％、アルミナゾル：１０％。上記の材料はいずれも市販品であり、前記の割合はすべて重量パーセントである。上記の粉末には、ベントナイト１％と水１２％を加える必要がある。スラリーは高効率ミキサーで粉体と水を混合して製作されたものである。このスラリーは発泡ウレタンを塗装するために使用するものである。泡にスラリーを塗装した後に、空気で塞いだ穴を除去し、熱風乾燥炉内に入れ、１００〜１２０℃で２時間保温した後に、焼結炉に入れ、１３００℃で焼結した。これらの発泡ウレタンも市販されている材料である。
【０１０４】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、気孔率：８３％である。１６１０℃で溶鋼を５０ｋｇ濾過した結果、このフィルタはその検出条件に耐えて要求に従って溶融溶鋼を濾過した。
【０１０５】
製作したフィルタの化学組成は（計算値）：炭化ケイ素２５．５％、ジルコニア５１％、シリカ２１．５％、アルミナ１％、その他１％である。
【０１０６】
実施例３
炭化ケイ素粉末：３５％、ジルコニア粉末：３０％、シリカ：１０％、シリカゾル：１０％。上記の材料はいずれも市販品であり、割合はすべて重量パーセントである。上記の粉末には、水１５％を加える必要がある。スラリーは高効率ミキサーで粉体と水を混合して製作されたものである。このスラリーは発泡ウレタンを塗装するために使用するものである。泡にスラリーを塗装した後に、空気で塞いだ穴を除去し、熱風乾燥炉内に入れ、１００〜１２０℃で１時間保温した後に、焼結炉に入れ、１１００℃で焼結した。これらの発泡ウレタンも市販されている材料である。
【０１０７】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、気孔率：８４％である。１６１０℃で溶鋼を５０ｋｇ濾過した結果、このフィルタはその検出条件に耐えて要求に従って溶融溶鋼を濾過した。
【０１０８】
製作したフィルタの化学組成は（計算値）：炭化ケイ素４５％、ジルコニア３８％、シリカ１７％である。
【０１０９】
実施例４
炭化ケイ素粉末：４０％、ジルコニア粉末：３４．９％、シリカ：８％、シリカゾル：８％、キサンタンガム０．１％。上記の材料はいずれも市販品であり、割合はすべて重量パーセントである。上記の粉末には、水９％を加える必要がある。スラリーは高効率ミキサーで粉体と水を混合して製作されたものである。このスラリーは発泡ウレタンを塗装するために使用するものである。泡にスラリーを塗装した後に、空気で塞いだ穴を除去し、熱風乾燥炉内に入れ、１００〜１２０℃で２時間保温した後に、焼結炉に入れ、１２５０℃で焼結した。これらの発泡ウレタンも市販されている材料である。
【０１１０】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、気孔率：８３％である。１６１０℃で溶鋼を５０ｋｇ濾過した結果、このフィルタはその検出条件に耐えて要求に従って溶融溶鋼を濾過した。
【０１１１】
製作したフィルタの化学組成は（計算値）：炭化ケイ素４７％、ジルコニア２７％、シリカ２６％である。
【０１１２】
実施例５
製造ステップは実施例１と同様であり、具体的な配合と条件を表１に示す。
【０１１３】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、気孔率：８０％である。１６１０℃で溶鋼を５０ｋｇ濾過した結果、このフィルタはその検出条件に耐えて要求に従って溶融溶鋼を濾過した。
【０１１４】
製作したフィルタの化学組成は（計算値）：炭化ケイ素４６％、ジルコニア３４％、シリカ２０％である。
【０１１５】
実施例６
製造ステップは実施例２と同様であり、具体的な配合と条件を表１に示す。
【０１１６】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、気孔率：８５％である。１６１０℃で溶鋼を５０ｋｇ濾過した結果、このフィルタはその検出条件に耐えて要求に従って溶融溶鋼を濾過した。
【０１１７】
製作したフィルタの化学組成は（計算値）：炭化ケイ素２０％、ジルコニア４２％、シリカ３６％、その他は２％である。
【０１１８】
実施例７
製造ステップは実施例１と同様であり、具体的な配合と条件を表１に示す。
【０１１９】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、気孔率：８４％である。１６１０℃で溶鋼を５０ｋｇ濾過した結果、このフィルタはその検出条件に耐えて要求に従って溶融溶鋼を濾過した。
【０１２０】
製作したフィルタの化学組成は（計算値）：炭化ケイ素３７％、ジルコニア４９％、シリカ１４％である。
【０１２１】
比較例１
炭化ケイ素粉末：３６．５％、アルミナ粉末：３１．２％、シリカ：１０．４％、シリカゾル：１０．４％、ポリビニルアルコール４．２％。上記の材料はいずれも市販品であり、割合はすべて重量パーセントである。上記の粉末には、水７．３％を加える必要がある。スラリーは高効率ミキサーで粉体と水を混合して製作されたものである。このスラリーは発泡ウレタンを塗装するために使用するものである。泡にスラリーを塗装した後に、空気で塞いだ穴を除去し、熱風乾燥炉内に入れ、１００〜１２０℃で１時間保温した後に、焼結炉に入れ、１１００℃で焼結した。これらの発泡ウレタンも市販されている材料である。
【０１２２】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、１６１０℃で溶鋼３０ｋｇしか濾過できず、３０ｋｇを超えるとフィルタが割れ、使用条件を達成できなくなった。１５５０℃でしか溶鋼５０ｋｇを濾過できなかった。
【０１２３】
比較例２
炭化ケイ素粉末：３５．９％、クロム鉱石粉末：３０．８％、シリカ：１０．３％、シリカゾル：１０．３％、ポリビニルアルコール４．１％。上記の材料はいずれも市販品であり、割合はすべて重量パーセントである。上記の粉末には、スラリーの総重量に対して８．７％の水を加える必要がある。スラリーは高効率ミキサーで粉体と水を混合して製作されたものである。このスラリーは発泡ウレタンを塗装するために使用するものである。泡にスラリーを塗装した後に、空気で塞いだ穴を除去し、熱風乾燥炉内に入れ、１００〜１２０℃で１〜２時間保温した後に、焼結炉に入れ、１１００℃で焼結した。これらの発泡ウレタンも市販されている材料である。
【０１２４】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、１６１０℃で溶鋼を３５ｋｇ濾過でき、３５ｋｇを超えるとフィルタが割れ、使用条件を達成できなくなった。１５７０℃でしか溶鋼５０ｋｇを濾過できなかった。
【０１２５】
比較例３
炭化ケイ素粉末：１５％、ムライト（Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）：５４％、シリカ：８％、アルミナゾル：１５％、クレー１．５％、ベントナイト０．５％。上記の材料はいずれも市販品であり、割合はすべて重量パーセントである。上記の粉末には、水６．０％を加える必要がある。スラリーは高効率ミキサーで粉体と水を混合して製作されたものである。このスラリーは発泡ウレタンを塗装するために使用するものである。泡にスラリーを塗装した後に、空気で塞いだ穴を除去し、熱風乾燥炉内に入れ、１００〜１２０℃で２時間保温した後に、焼結炉に入れ、１３００℃で焼結した。これらの発泡ウレタンも市販されている材料である。
【０１２６】
この配合で製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、１６１０℃で溶鋼２０ｋｇしか濾過できず、２０ｋｇを超えるとフィルタが割れ、使用条件を達成できなくなった。１５２０℃でしか溶鋼５０ｋｇを濾過できなかった。
【０１２７】
比較例４
ＣＮ１０２１７３８５６Ａの実施例１に従って調製し、ムライト（Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）８６．７％、クリストバライト７．０％を含み、化学組成がアルミナ６２．２ｗｔ％、シリカ３１．５ｗｔ％、酸化カルシウム２．２ｗｔ％、酸化マグネシウム１．２ｗｔ％である発泡セラミックスを得た。
【０１２８】
製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、１６１０℃で溶鋼２０ｋｇしか濾過できず、２０ｋｇを超えるとフィルタが割れ、使用条件を達成できなくなった。１５２０℃でしか溶鋼５０ｋｇを濾過できなかった。
【０１２９】
比較例５
ＣＮ１００５３６９８７Ｃの実施例１に従って調製し、化学組成（理論値）がジルコニア７８．５％、アルミナ１３％、酸化カルシウム６．５％、酸化イットリウム１％である発泡セラミックスを得た。
【０１３０】
製作したフィルタは、サイズが５０×５０×１５ｍｍであり、１６１０℃で溶鋼４０ｋｇしか濾過できず、４０ｋｇを超えるとフィルタが割れ、使用条件を達成できなくなった。１５８０℃でしか溶鋼５０ｋｇを濾過できなかった。
【０１３１】
性能テスト
（１）嵩密度：中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定した。
（２）常温耐圧強度：中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定した。
（３）高温抗折強度：中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定した。
（４）耐熱衝撃性：中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定した。
（５）気孔率：中国国家標準ＧＢ／Ｔ２５１３９−２０１０に従って測定した。
【０１３２】
【表１】
2019527669.tif 000002
【０１３３】
【表２】
2019527669.tif 000003
【０１３４】
【表３】
2019527669.tif 000004
【０１３５】
表１および表２のデータから分かるように、ジルコニアを用いた本発明の実施例１〜７のフィルタは、アルミナを用いた比較例１、クロム鉱石粉末を用いた比較例２、ムライトを用いた比較例３、４と比べ、耐圧強度、高温抗折強度および耐熱衝撃性がより優れる。
【０１３６】
表１及び表２のデータに示すように、本発明の実施例１〜７は、炭化ケイ素、ジルコニア及びシリカ材料を用い、高温金属衝撃に強く、熱安定性により優れた、溶鋼などの高融点溶融金属を濾過するためのフィルタを提供することができる。本発明に係る発泡セラミックフィルタは、ジルコニアの含有量が低い（例えば、実施例１〜７）場合、高温耐性を達成できるとともに、良好な熱安定性、常温耐圧強度、高温抗折強度、耐熱衝撃性を有する。
【０１３７】
炭化ケイ素、ジルコニア、シリカ材料を用いた本発明の実施例１〜７と比べ、炭化ケイ素、アルミナ、シリカを用いた比較例１、炭化ケイ素、クロム鉱石粉末、シリカを用いた比較例２、炭化ケイ素、ムライト（Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2）、シリカを用いた比較例３、アルミナ、シリカを主成分とした比較例４、ジルコニア（７８．５％）、アルミナ（１３％）、酸化カルシウム、酸化イットリウムを用いた比較例５は、高温耐性、常温耐圧強度、高温抗折強度、耐熱衝撃性に劣る。
【０１３８】
典型的な原料と典型的な調製方法で各サンプルを作製し、期待した効果を得たが、当業者は他の原料でも本発明の製品を製造することが可能であり、さらに、本発明よりも優れた技術的効果が得られ、これらは特許請求の範囲に限定された範囲内に含まれることを予期できる。
【０１３９】
本発明について具体的な実施例を用いて説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲内で種々の他の変更及び修正を行えることを理解すべきである。したがって、これは、本発明の範囲に属するこれらの変更および修正は、特許請求の範囲に含まれることを意味する。
【国際調査報告】
2019527669.tif 000005
2019527669.tif 000006
2019527669.tif 000007
2019527669.tif 000008